变频器内藏PID功能在闭环控制系统中的应用

1、变频器内藏pid功能在闭环控制系统中的应用1弓言交流变频调调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在国民登洗领域 的广泛适用性，已被公认为是一种最有前途的调速方式。在能源日益紧张的今天, 变频器作为交流调速的一种主要手段，在工业生产中取得越來越广泛的应用。本 文介绍的闭环恒压供水系统采用三垦samco-vmo5型变频器实现，详细叙述了其 实现闭环控制的内藏p1d功能主要参数设置及闭环调试方法。2闭环供水系统的原理该闭环系统应用于工厂的生产用水，其口的是向车间提供连续的水压稳定的水。 图1是供水系统框图。它主要由变频控制箱、超压排流阀、液位传感控制器、压 力传感器等组成。系 统屮，1#泵为

2、恒速泵，2#泵为变频调速泵。正常工作时，由1#泵抽取河水， 经净化后直接供生产车间，由于1#水泵供水量总大于车间用水量，因此设置了 超 压排流阀，当管道水压超过设定水压时，排流阀开始工作，多余的净化水被 排到水池中，当水池水位到达水位上限时，系统控制1#泵停机，同吋启动2#泵, 由变 频器控制2#泵向车间供水，当水池水位下降到水位下限时，2#泵停止工作, 1#泵启动运行，如此循环。图1闭环恒压供水系统框图3变频器闭环控制变频器用于2#泵的控制，即在抽取水池水时，根据用水管网压力的变化，通过 变频器实现口动跟踪來调节水泵电机的转速，保持用水管网压力稳定。三星通 用变频器samco-vmo5为用户

3、实现闭环控制捉供了内藏的p1d功能，它能将外部 变送器输入的模拟信号（420ma、05v、010v）反馈输入到变频器，并取得与变 频器设定频率指令之间的偏差，进行p（比例）、1（积分）、d（微分）控制，从而使 负载一侧的动作跟随指令值的变化而改变。3. 1硬件原理闭环控制的硕件原理如图2所示。压力传感变送器将管网水压信号转变成 420ma电流信号作为反馈输入到变频器的irf/vrf2端子，外部压力设定器将指 定的压力（0l. ompa）转变为010v电压信号输入到变频器vrf1端子。变频器根 据给定值与反馈值的偏差量进行ptd控制，输出频率控制屯机的转速，从而使系 统处于稳定的工作状态，管网水

4、压保持恒定。3.2闭环控制的相关功能代码与参数m设定值0-1w外韶珏力 设定熬加減速 斜率ie力传啦 变送科1-2qna压力 信号irf smico-v«05 i- - pid!$制一图2闭环控制的硬件原理图变频器的功能参数很多，这里只介绍与p1d闭环控制相关的参数设置，需要说明 的是samco-vmo5型变频器内部pid控制采样周期ts为10ms。cd071二3内藏pid控制模式cd 120=5反馈信号为420ma电流输入 cd002=3给定信号为010v电压输入cdl22=0. 00100. 00 pid 控制比例增益cdl23=0. 00100. 00 pid 控制积分增益cd

5、l24二0. 00100. 00 pid 控制微分增益cdl25二广500反馈输入滤波时间常数3. 3设定值和反馈值的频率变换在利用外部模拟信号作为设定值或反馈值时，输入模拟信号最小值（0v或4ma） 时频率（偏置频率）和最大值（5v或10v或20 ma时的频率（增益频率）须根据其f-v 特性（或f-i特性）来设定。（1）设定值的频率变换外部压力设定器将压力01omp变换成电压信号（t10v输入到变频器vrf1端了, 其f-v特性如图3。因此：偏置频率cd054二0. 0hz增益频率cd055二50. 0hz（2）反馈量的频率变换压力传感器将管网压力01omp变换成电流信号420ma输入到变频

6、器irf/vrf2 端子，其f-i特性如图4。因此：偏置频率cd062=-12. 5hz增益频率cd063=50. 0hz频率丿50hz/0hz/0v1ov硕1 j n图3设定值的频率变换特性图4反馈的频率变换特性3. 4闭环调试步骤与方法首先，将变频器设在开环运行模式，检测压力传感变送器反馈信号是否正常; 根据传感变送器的p-i特性和变频器的f-i特性求出反馈量的偏置频率cd062 和增益频率cd063;根据外部压力设定器的p-v特性和变频器的f-v特性，求出设定值的偏置频 率cdo54和增益频率cdo55;设置负载电机可驱动的最高频率cd007和最低频率cd008,本系统中设置 cd007

7、=50hz, cd008=15hz;设置cd071=3为内置p1d控制模式；增加cdl22单元的比例增益直至系统开始振荡，然后取振荡时的增益的1/2 来设定；増加cdl23单元的积分増益直至系统开始振荡，然后取振荡时的増益的1/2 来设定；微分增益在以压力、流量为对象的控制系统中，由于滞后不大，一般设置为 0;滤波时间常数cdl25单元的值根据实际情况来调整，以消除信号传输过程中 的十扰。4故障处理4. 1变频器故障无论是从兀余设计原则还是从系统实际应用环境考虑，在变频器发牛故障时都要 求不间断供水。在本系统中，当变频器突然发生故障，变频自动运行系统自动停水并报警，然后 2#泵进入工频运行，当

8、然工频运行时，管网压力不能门动控制，只能作为短时应 急工作方式。4.2水位检测故障水池的水位信号采用浮子式液位控制器检测，为防止液位控制器失灵，对水池低 水位采用双下限两路触点控制，当第一个水位下限触点故障吋，变频器系统设冇 止常停机，待水位达到第二个卜限（比第一下限水位略低），系统发出报警信号， 同时停止2#变频泵，启动1#工频泵。5 结束语在供水系统中采用变频调速运行方式，可根据用户实际用水量的变化自动调节水 泵电机的转速，保持压力稳定，实现恒压供水，并ii能节约能源，延长设备使用 寿命，减轻工人劳动强度。三垦通用变频器samco-vmo5型及samco-i型为用户提供的p1d控制功能，其硬 件输入端了设置灵活，适用于各种传感器。软件参数设置方便，且提供了反馈量 的数字滤波功能，适合于温度、压力或流量为控制对象的闭环系统中。目前，该系统已投入运行使用，性能稳定可